JP6777855B2 - 成形体の製造方法及び成形体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形体の製造方法及び成形体の製造装置に関する。

ブロー成形では、筒状のパリソンを分割金型で挟み込んだ状態でパリソン内にエアーを吹き込むことによって成形体を製造する。

特許文献１では、所望の成形体の形状がパリソンの形状と大きく異なる場合に、成形性を向上させるために、分割金型よりも下側に配置されたピンチ部おいてパリソンをピンチした状態で型締め前にパリソンにエアーを吹き込むプリブローを行っている。

特開平６−８３１３号公報

特許文献１の方法では、分割金型とピンチ部との間に風船状のバリが形成される場合がある。この風船状のバリが冷却固化される速度は、通常、分割金型内で成形体が冷却固化される速度よりも低い。成形体は通常バリが冷却固化されてから取り出される。このため、バリの冷却速度が低いことによって成形体の製造効率が低下する場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成形体の製造効率を向上させることができる成形体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して一対の分割金型間に押し出す押出工程と、前記分割金型の下側に配置されたピンチ部において前記パリソンを挟むピンチ工程と、前記ピンチ工程の後に、前記分割金型の型締めを行って前記パリソンの成形を行う成形工程を備え、前記成形工程の際に前記分割金型の下側において前記パリソンが膨らむことによって形成される風船状の下バリ部に、開口形成部材を用いて開口部を形成する開口部形成工程を備える、成形体の製造方法が提供される。

本発明者らは、分割金型とピンチ部の間の風船状のバリの内部に、パリソンの熱によって暖められた高温のエアーが入っているためにバリの冷却速度が低いことに気がついた。そして、この知見に基づき、開口形成部材を用いてバリに開口部を形成して高温のエアーを排出させることによってバリの冷却速度を高めることができ、その結果、成形体の製造効率を高めることができることを見出し、本発明の完成に到った。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記開口部は、溝状に形成される。
好ましくは、前記開口形成部材は、細長形状であり、前記開口形成部材は、前記分割金型の型締め方向と前記開口形成部材の長手方向の間の角度が２０〜７０度になるように配置される。
好ましくは、前記開口形成部材は、前記分割金型の型締め方向に垂直な面への射影の厚さが２ｍｍ以上である。
好ましくは、前記開口形成部材は、パイプ部を備える。
好ましくは、前記パイプ部は、先端部が尖っている。
好ましくは、前記先端部は、前記分割金型に近い側が突き出るように尖っている。
好ましくは、前記下バリ部に冷却用エアーを吹き付けることによって前記下バリ部を冷却する冷却工程を備える。
好ましくは、前記冷却用エアーは、前記パリソンを挟んで前記開口形成部材に対向する位置に吹き付けられる。
好ましくは、前記ピンチ工程の後であって前記成形工程の前に、前記パリソン内にエアーを吹き込むプリブロー工程をさらに備える。

本発明の別の観点によれば、筒状のパリソンの成形を行って成形体を形成するための一対の分割金型と、前記分割金型の下側に配置され且つ前記パリソンを挟むように構成されたピンチ部と、前記分割金型と前記ピンチ部の間に配置された開口形成部材を備え、前記開口形成部材は、前記分割金型の型締めの際に前記分割金型の下側において前記パリソンが膨らむことによって形成される風船状の下バリ部に開口部を形成するように構成される、成形体の製造装置が提供される。

本発明の一実施形態の成形体の製造方法で利用可能な成形機１の一例を示す。 押出工程を示し、（ａ）はパリソン２３の中央を通る縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は底面図である。（ｃ）においては、図示の便宜上、ピンチ部２９を点線で表している。 ピンチ工程を示し、（ａ）はパリソン２３の中央を通る縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 プリブロー工程を示し、（ａ）はパリソン２３の中央を通る縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 成形工程を示し、（ａ）はパリソン２３の中央を通る縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 開口部形成工程及び冷却工程を示し、（ａ）はパリソン２３の中央を通る縦断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図である。 開口形成部材３０を用いて下バリ部２３ｂを切り裂いて溝状の開口部２３ｂ１を形成する工程を示し、（ａ）は切り裂き前、（ｂ）は切り裂き開始直後、（ｃ）は切り裂きが進行した後の状態を示す。 下バリ部２３ｂから高温エアーが排出された後の状態を示す、パリソン２３の中央を通る縦断面図である。 開口形成部材３０が移動しない形態での開口形成部材３０の配置例を示す、図４（ｂ）に対応する図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形機１の構成
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、ヘッド１８と、分割金型１９と、ピンチ部２９と、開口形成部材３０と、エアー吹出口３１を備える。樹脂供給装置２は、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とヘッド１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂１１は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

＜インジェクタ１６＞
シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられる。原料樹脂１１を発泡させない場合は、インジェクタ１６は省略可能である。インジェクタ１６から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ１６から注入する代わりに、ホッパー１２から投入してもよい。

＜アキュームレータ１７、ヘッド１８＞
発泡剤が添加されている又は添加されていない溶融樹脂１１ａは、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂１１ａをヘッド１８内に設けられたダイスリットから押し出して垂下させて筒状のパリソン２３を形成する。ヘッド１８には、プリブローノズル２８が設けられており、分割金型１９の型締め前にプリブローノズル２８からパリソン２３内にエアーを吹き込むことが可能になっている。

＜分割金型１９、ピンチ部２９、開口形成部材３０、エアー吹出口３１＞
パリソン２３は、一対の分割金型１９間に導かれる。分割金型１９を用いてパリソン２３の成形を行うことによって、成形体が得られる。分割金型１９を用いた成形の方法は特に限定されず、分割金型１９のキャビティ内にエアーを吹き込んで成形を行うブロー成形であってもよく、分割金型１９のキャビティの内面からキャビティ内を減圧してパリソン２３の成形を行う真空成形であってもよく、その組み合わせであってもよい。溶融樹脂が発泡剤を含有する場合、パリソン２３は、発泡パリソンとなり、成形体は、発泡成形体となる。

分割金型１９の下側には、ピンチ部２９が設けられている。ピンチ部２９によってパリソン２３を挟むことによって分割金型１９の型締め前にパリソン２３内に密閉空間２３ｓを形成することができる。分割金型１９とピンチ部２９の間には開口形成部材３０及びエアー吹出口３１が設けられている。開口形成部材３０は、分割金型１９の型締めの際に形成される風船状の下バリ部２３ｂ（図５に図示）に開口部２３ｂ１（図７（ｃ）に図示）を形成するために利用される。エアー吹出口３１は、パリソン２３を挟んで開口形成部材３０に対向するように設けられている。エアー吹出口３１から排出される冷却用エアーを下バリ部２３ｂに吹き付けることによって下バリ部２３ｂを固化させることができる。

２．発泡成形体の製造方法
本発明の一実施形態の発泡成形体の製造方法は、押出工程と、ピンチ工程と、プリブロー工程と、成形工程と、開口部形成工程と、冷却工程と、後工程を備える。

＜押出工程＞
図２に示すように、押出工程では、溶融樹脂を押し出して筒状のパリソン２３を形成して一対の分割金型１９間に押し出す。

＜ピンチ工程＞
図３に示すように、ピンチ工程では、分割金型１９の下側に配置されたピンチ部２９においてパリソン２３を挟む。これによって、パリソン２３内に密閉空間２３ｓが形成される。

＜プリブロー工程＞
図４に示すように、プリブロー工程では、プリブローノズル２８から密閉空間２３ｓ内にエアーを吹き込む（つまり、プリブローを行う）ことによってパリソン２３を膨張させる。プリブロー工程は、成形性を高めるために行うものであり、成形体の形状によってはプリブロー工程は不要である。

＜成形工程＞
図４〜図５に示すように、成形工程では、分割金型１９の型締めを行ってパリソン２３の成形を行う。この際に、分割金型１９内には成形体２３ｍが形成され、分割金型１９の上側には上バリ部２３ｔが形成され、分割金型１９の下側には下バリ部２３ｂが形成される。図５に示すように、上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂは風船状になる。

ところで、通常、分割金型１９内には水冷管が配設されていて、パリソン２３を成形体２３ｍの形状に賦形した後に成形体２３ｍを素早く冷却可能になっている。このため、分割金型１９内にある成形体２３ｍは分割金型１９によって素早く冷却される。一方、分割金型１９外にある上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂは、分割金型１９によって冷却されないので、冷却速度が遅い。通常、分割金型１９の下端とピンチ部２９の間の距離Ｌｂは、ヘッド１８と分割金型１９の上端の間の距離Ｌｔよりも大きいので、下バリ部２３ｂを構成する樹脂量は、上バリ部２３ｔを構成する樹脂量よりも多い。このため、下バリ部２３ｂは、上バリ部２３ｔよりもさらに冷却されにくいので、下バリ部２３ｂの冷却速度を高める必要性が高い。

また、パリソン２３が発泡パリソンである場合、パリソン２３が波打った形状になりやすい。この場合に、距離Ｌｂが短いと、パリソン２３の外面同士が融着して成形体の外表面に筋が残る「折れ肉」という現象が発生しやすい。このため、パリソン２３が発泡パリソンである場合には、距離Ｌｂを長くせざるを得ない場合があり、その場合、下バリ部２３ｂを構成する樹脂量がさらに多くなるので、下バリ部２３ｂの冷却速度を高める必要性が一層高い。

＜開口部形成工程＞
図５〜図７に示すように、開口部形成工程では、開口形成部材３０を用いて風船状の下バリ部２３ｂに開口部２３ｂ１を形成する。開口部形成工程は、成形工程の途中で行ってもよく、成形工程の完了後に行ってもよい。言い換えると、開口部形成工程は、型締めの際に分割金型１９が移動している間に行ってもよく、分割金型１９の型締めが完了した後に行ってもよい。

風船状の下バリ部２３ｂには高温のエアーが含まれており、このエアーが下バリ部２３ｂの冷却の妨げになっている。そこで、本実施形態では、下バリ部２３ｂに開口部２３ｂ１を形成し、開口部２３ｂ１を通じて下バリ部２３ｂ内の高温のエアーを排出することによって、下バリ部２３ｂの冷却速度を高めている。下バリ部２３ｂからエアーが排出されると、図８に示すように、下バリ部２３ｂは、風船がしぼんだような形状になる。風船形状のまま下バリ部２３ｂが固化されると、ロボットアームなどで下バリ部２３ｂを把持しにくいが、下バリ部２３ｂが風船がしぼんだような形状になった後に固化されると、下バリ部２３ｂをロボットアームなどで把持することが容易であるので、生産性が向上する。

開口部２３ｂ１は、開口形成部材３０を下バリ部２３ｂに突き刺したり、図７に示すように開口形成部材３０を用いて下バリ部２３ｂを切り裂いたりすることによって形成することができる。開口形成部材３０を下バリ部２３ｂに突き刺すと、開口形成部材３０の外形とほぼ同形状の開口部２３ｂ１が形成される。開口部２３ｂ１は下バリ部２３ｂが冷却固化される前に形成されるので、開口形成部材３０を下バリ部２３ｂに突き刺して形成された開口部２３ｂ１は、下バリ部２３ｂを構成する樹脂が流動して塞がれてしまいやすい。一方、図７に示すように、開口形成部材３０を用いて下バリ部２３ｂを切り裂くことによって開口部２３ｂ１を形成すると、開口部２３ｂ１は溝状になるので、下バリ部２３ｂを構成する樹脂が流動しても開口部２３ｂ１が塞がれにくい。このため、開口部２３ｂ１は、開口形成部材３０を用いて下バリ部２３ｂを切り裂いて形成することが好ましい。

開口形成部材３０を用いて下バリ部２３ｂを切り裂くために、図４に示すように、開口形成部材３０は、細長形状であり、分割金型１９の型締め方向（矢印Ａ方向）と開口形成部材３０の長手方向の間の角度αが２０〜７０度になるように配置することが好ましい。この角度αは、具体的には例えば、２０、３０、４０、５０、６０、７０度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

開口部２３ｂ１を形成する際に、開口形成部材３０を移動させることが好ましい。開口形成部材３０を移動させることによって溝状の開口部２３ｂ１を形成しやすいからである。開口形成部材３０の移動方向（図５の矢印Ｂ方向）と、分割金型１９の型締め方向（図４の矢印Ａ方向）の間の角度は、０〜４５度が好ましい。この場合、溝状の開口部２３ｂ１を形成しやすいからである。この角度は、具体的には例えば、０、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５度であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。矢印Ａ，Ｂは互いに平行であることが好ましい。開口部２３ｂ１を形成する際に、開口形成部材３０は移動させなくてもよい。図４〜図５に示すように分割金型１９の型締めの際にパリソン２３の下部が膨張して下バリ部２３ｂとなるので、例えば、図９に示すような位置に開口形成部材３０を配置することによって、膨張前のパリソン２３には開口形成部材３０が接触せず、且つパリソン２３が膨張する際にパリソン２３が開口形成部材３０に押し付けられて開口部２３ｂ１が形成されるようにすることができる。

開口形成部材３０の厚さは、特に限定されないが、開口形成部材３０が薄いと溝状の開口部２３ｂ１の溝幅が狭くなり、下バリ部２３ｂを構成する樹脂が流動して開口部２３ｂ１が塞がれてしまいやすい。このため、開口形成部材３０は、分割金型１９の型締め方向に垂直な面Ｐ（図４に図示）への射影の厚さＴが２ｍｍ以上であることが好ましい。この厚さＴは、例えば２〜５０ｍｍであり、具体的には例えば、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

開口形成部材３０は、パイプ状の部位であるパイプ部を備えることが好ましい。本実施形態では、開口形成部材３０の全体がパイプ部になっている。開口形成部材３０がパイプ部を備えると、パイプ部の内部を通じて下バリ部２３ｂ内の高温エアーを出することができる。また、別途吸引装置を設け、パイプ部の内部を通じて下バリ部２３ｂ内の高温エアーを吸引することもできる。

図５及び図７に示すように、開口形成部材３０は先端部３０ａが尖っていることが好ましい。この場合、図７（ｂ）に示すように先端部３０ａが最初に下バリ部２３ｂに当接することによって下バリ部２３ｂを切り裂いて溝状の開口部２３ｂ１を形成することが容易になる。先端部３０ａは、分割金型１９に近い側が突き出るように尖っていることが好ましい。この場合、先端部３０ａの開口３０ｂが下を向くので下バリ部２３ｂを構成する樹脂が開口３０ｂを通じて開口形成部材３０内に入り込むことを抑制することができる。

＜冷却工程＞
冷却工程では、下バリ部２３ｂに冷却用エアーを吹き付けることによって下バリ部２３ｂを冷却する。冷却用エアーは、下バリ部２３ｂよりも温度が低いエアーであればよく、冷却用エアーには、常温のエアーを用いることができる。冷却用エアーは、エアー吹出口３１から吹き出させることができる。冷却用エアーは、開口部２３ｂ１を形成しながらでも良いが、好ましくは、形成した後に下バリ部２３ｂに吹き付けることが好ましい。この場合、冷却用エアーによって下バリ部２３ｂを押圧して下バリ部２３ｂ内の高温エアーを開口部２３ｂ１から押し出すことができる。冷却用エアーは、パリソン２３を挟んで開口形成部材３０に対向する位置に吹き付けることが好ましい。この場合、下バリ部２３ｂ内の高温エアーを効率的に押し出すことができる。冷却工程は不要な場合には省略可能である。

＜後工程＞
後工程では、分割金型１９から上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂが付いた成形体２３ｍを取り出し、成形体２３ｍから上バリ部２３ｔ及び下バリ部２３ｂを除去する。下バリ部２３ｂは、しぼんだ形状になっているので、取扱いが容易である。上バリ部２３ｔについても下バリ部２３ｂと同様に、上バリ部２３ｔが冷却固化される前に開口部を形成してエアー抜きを行ってもよい。また、上バリ部２３ｔは、プリブローノズル２８の吹き込み口から吸引することで風船状の上バリ部２３ｔ内のエアーを除いてもよい。また、上バリ部２３ｔにも冷却用エアーを吹き付けるように構成してもよい。

本実施形態は、以下の態様での実施可能である。
・開口形成部材３０は、２個以上でも良く、冷却におけるエアー吹出口３１も複数設けても良い。

１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１６ ：インジェクタ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：ヘッド
１９ ：分割金型
２３ ：パリソン
２３ｂ ：下バリ部
２３ｂ１ ：下バリ部の開口部
２３ｍ ：成形体
２３ｓ ：密閉空間
２３ｔ ：上バリ部
２５ ：連結管
２７ ：連結管
２８ ：プリブローノズル
２９ ：ピンチ部
３０ ：開口形成部材
３０ａ ：開口形成部材の先端部
３０ｂ ：開口形成部材の開口
３１ ：エアー吹出口

Claims (11)

1. 溶融樹脂を押し出して筒状のパリソンを形成して一対の分割金型間に押し出す押出工程と、
   前記分割金型の下側に配置されたピンチ部において前記パリソンを挟むピンチ工程と、
   前記ピンチ工程の後に、前記分割金型の型締めを行って前記パリソンの成形を行う成形工程を備え、
   前記成形工程の際に前記分割金型の下側において前記パリソンが膨らむことによって形成される風船状の下バリ部に、開口形成部材を用いて開口部を形成する開口部形成工程を備える、成形体の製造方法。
2. 前記開口部は、溝状に形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記開口形成部材は、細長形状であり、
   前記開口形成部材は、前記分割金型の型締め方向と前記開口形成部材の長手方向の間の角度が２０〜７０度になるように配置される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記開口形成部材は、前記分割金型の型締め方向に垂直な面への射影の厚さが２ｍｍ以上である、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の方法。
5. 前記開口形成部材は、パイプ部を備える、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の方法。
6. 前記パイプ部は、先端部が尖っている、請求項５に記載の方法。
7. 前記先端部は、前記分割金型に近い側が突き出るように尖っている、請求項６に記載の方法。
8. 前記下バリ部に冷却用エアーを吹き付けることによって前記下バリ部を冷却する冷却工程を備える、請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の方法。
9. 前記冷却用エアーは、前記パリソンを挟んで前記開口形成部材に対向する位置に吹き付けられる、請求項８に記載の方法。
10. 前記ピンチ工程の後であって前記成形工程の前に、前記パリソン内にエアーを吹き込むプリブロー工程をさらに備える、請求項１〜請求項９の何れか１つに記載の方法。
11. 筒状のパリソンの成形を行って成形体を形成するための一対の分割金型と、
    前記分割金型の下側に配置され且つ前記パリソンを挟むように構成されたピンチ部と、
    前記分割金型と前記ピンチ部の間に配置された開口形成部材を備え、
    前記開口形成部材は、前記分割金型の型締めの際に前記分割金型の下側において前記パリソンが膨らむことによって形成される風船状の下バリ部に開口部を形成するように構成される、成形体の製造装置。